1. - nsu.ru · 2017. 12. 10. · Николаевича Бекетова – русского...

11 класс Лист 1 из 4

Задача 1. «Вытеснительный ряд».

«Рассматривая случаи вытеснения одного элемента другим,

невольно, можно сказать, поражаешься одним почти

постоянным условием реакции, именно тем, что менее

плотное тело вытесняет более плотное».

Н.Н. Бекетов. «Исследования над явлениями вытеснения

одних элементов другими», 1865 г.

В 2017 г. исполнилось 190 лет со дня рождения Николая

Николаевича Бекетова – русского физико-химика, записавшего

"вытеснительный ряд металлов", который известен Вам как

электрохимический ряд напряжений. Для любознательного школьника

не является секретом, что этот ряд позволяет предсказывать направление протекания некоторых

окислительно-восстановительных процессов с участием металлов.

Для проверки закономерностей ряда Юный химик (ЮХ) в четырех пузырьках приготовил по

60 мл растворов солей с концентрацией 0,100 моль/л: нитрата серебра (раствор 1), сульфата меди

(раствор 2), бромата марганца(II) (раствор 3) и – для сравнения – перхлората железа(III) (раствор 4).

Затем в каждый раствор он опустил по тщательно очищенной железной пластинке массой около

10 г, плотно закрыл пузырьки и оставил. Через неделю ЮХ с ужасом обнаружил, что забыл

подписать пузырьки. Помогите ему решить проблему, считая, что реакция металла с катионом соли

за это время успевает пройти полностью, а анионы солей не подвергаются никаким изменениям.

1. Напишите химические формулы солей, из которых ЮХ готовил свои растворы. Какие цвета были

у этих растворов перед началом эксперимента?

2. Напишите уравнения реакций, происходящих в пузырьках в течение недели (можно в

сокращенном ионном виде).

3. Какие цвета имеют растворы и металлические пластинки в конце эксперимента? Как изменилась

масса пластинок в каждом из пузырьков (качественно, т.е. стала >, < или = - не изменилась)?

4. Рассчитайте изменения масс пластинок в результате проведенного эксперимента.

Задача 2. «Железосерные минералы».

«Минерал – это химически и физически

индивидуализированный продукт природной физико-

химической реакции, находящийся в кристаллическом

состоянии».

Годовиков А. А. «Минералогия». М.: «Недра», 1983.

Самым известным сульфидным минералом железа является

пирит, имеющий состав FeS2. Долгое время пирит использовался

человеком в промышленных процессах получения железа и серной

кислоты. Достаточно известен и халькопирит (CuFeS2), который,

помимо железа и серы, содержит еще и медь – крайне важный для человека металл. Однако этими

двумя известными минералами разнообразие сульфидных минералов железа не ограничивается.

56-я Всесибирская открытая олимпиада школьников

Первый отборочный этап 2017-2018 уч. года

Задания по химии

11 класс

ФЕН

НГУ

N

C H 3

O


Например, в 1725 г. в Рудных горах в Чехии впервые был обнаружен довольно тяжелый

(плотность 5,09 г/см3) минерал борнит. В 1843 г. на Кубе был открыт и описан кубанит, достаточно

редкий минерал, встречающийся в высокотемпературных гидротермальных источниках в виде

мелких кристаллов вместе с пиритом, халькопиритом, аргентопиритом, троилитом и другими

сульфидами. В 1970 г на Кольском полуострове в горных породах, богатых солевыми минералами,

содержащими натрий и калий, был впервые обнаружен чрезвычайно редкий минерал расвумит.

Содержание Fe и S в чистых образцах перечисленных минералов представлено в таблице:

Минерал Троилит Аргентопирит Кубанит Расвумит Борнит

Массовая доля Fe, % 63,52 35,37 41,15 45,22 11,13

Массовая доля S, % 36,48 30,47 35,44 38,95 25,56

Помимо этого известно, что в состав каждого из минералов входит не более трех элементов,

причем в кубаните, борните и халькопирите эти элементы одинаковые.

1. Рассчитайте массы образцов чистых халькопирита и борнита, каждый из которых содержит по

одному килограмму меди. Какой из этих образцов будет меньше по объему, и во сколько раз?

Плотность халькопирита 4,30 г/см3.

2. Напишите уравнения реакций, описывающих схему получения серной кислоты из пирита (с

указанием условий их проведения).

В железнодорожную цистерну залили 30 м3 96 %-го раствора серной кислоты (плотность такого

раствора 1,836 г/см3).

3. Вычислите количество молей серной кислоты, содержащейся в этой цистерне. Какая масса

чистого пирита в тоннах потребовалась бы для ее получения со 100 % выходом?

4. Сколько руды, содержащей 30 масс. % пирита, пришлось бы переработать для получения этого

количества кислоты, если реальный выход кислоты в таком процессе составляет 90 %?

5. Установите общие формулы минералов, перечисленных в таблице.

6. Укажите степени окисления элементов в пирите. Представьте формулы аргентопирита и борнита

в виде комбинации реально существующих сульфидов металлов, например Na2S*2CuS*3FeS2.

7. Напишите уравнения реакций растворения троилита, пирита, аргентопирита и борнита в

концентрированной азотной кислоте.

Задача 3. «Термодинамика процесса употребления мороженого».

Давно закончилось лето, а у нас в Сибири, по сути, закончилась

уже и осень, и на улицах лежит устойчивый снежный покров. Но

есть один продукт, который всегда напоминает нам о лете – это

мороженое. Зачем мы его едим? Это вкусно! Но, как думают многие,

мороженое едят для того, чтобы в жаркий солнечный день немного

охладиться. Давайте попробуем разобраться, действительно ли

можно «унять» летнюю жару с помощью мороженого. Сразу

оговоримся, что это будет лишь оценка, поскольку биохимические

процессы в нашем организме значительно сложнее, чем

предлагаемая модель. Кроме того, массо- и теплоперенос требует

времени.

В процессе решения задачи нам предстоит ответить на главный вопрос: можно ли понизить

температуру тела с помощью мороженого?

Для начала примем следующие допущения, которые позволят упростить вычисления, но в то же

время дадут нам представление о термохимии процесса «поглощения» мороженого:

- удельные теплоемкости тела человека, воды и мороженого равны и составляют 4,2 кДж/(кг∙K);

- после поедания мороженого все тело человека охлаждается очень быстро и равномерно;

- масса человека, съевшего мороженое, была равна 50 кг, а температура его тела 36,6 ○С;


- порция 100 г классического пломбира содержит 4 г белков (средний состав C81H125O39N22), 14 г

жиров (C55H104O6) и 30 г углеводов (C12H22O11), остальное – вода;

- удельные теплоты полного сгорания (Q сгор.) компонентов мороженого в теле человека и в

избытке кислорода равны и составляют: белков 4 ккал/г, углеводов 4 ккал/г, жиров 9 ккал/г.

- 1 кал = 4,2 Дж.

Итак, будем считать, что человек съел 100 г пломбира, имевшего температуру «-20 ○С».

1. Оцените, на сколько градусов (с точностью до десятых) понизится температура тела этого

человека без учета калорийности составных частей продукта (без "переваривания" мороженого).

2. Рассчитайте суммарную калорийность порции 100 г классического пломбира в кДж.

3. Оцените, на сколько градусов может подняться температура тела человека только за счет

калорийности продукта, считая, что все биохимические процессы и теплоперенос происходят

мгновенно, а теплообмена с окружающей средой нет.

4. Оцените, какой в этом случае стала бы температура тела человека после поедания мороженого.

5. Оцените, на сколько градусов понизится температура тела этого человека, если он выпьет 250 мл

воды с температурой +4 ○С (температура в холодильных установках супермаркетов).

6. Напишите уравнения реакций полного сгорания в избытке кислорода белка, углевода и жира,

формулы которых приведены в условии задачи.

7. Используя следствие из закона Гесса и удельную теплоту сгорания жира, рассчитайте теплоту

образования жира в кДж/моль (теплота образования жидкой воды равна 286 кДж/моль, а

углекислого газа 394 кДж/моль).

Жиры являются сложными эфирами глицерина (это спирт, в состав молекулы которого входят

три гидроксильных группы, связанных с разными атомами углерода) и карбоновых кислот. Сложные

эфиры – продукты взаимодействия спиртов с кислотами, сопровождающегося отщеплением воды.

Также известно, что в состав молочного жира C55H104O6 входят остатки стеариновой

(октадекановой, С18), пальмитиновой (гексадекановой, С16) и олеиновой (цис-октадецен-9-овой, С18)

кислот.

8. Изобразите структурные формулы карбоновых кислот, остатки которых входят в состав

молочного жира. Приведите пример структурной формулы жира, содержащего в одной молекуле

остатки стеариновой, пальмитиновой и олеиновой кислот.

9. Гидролиз жиров водным раствором гидроксида натрия - промышленный способ получения

твердых сортов мыла. Напишите уравнение этой реакции для молочного жира.

10. На физико-химические свойства жира непосредственное влияние оказывает содержание в нем

непредельных кислот: чем их больше, тем ниже температура плавления (например, говяжий жир

твердый, а подсолнечное масло жидкое). Непредельность жиров можно показать качественно.

Приведите уравнение реакции олеиновой кислоты с бромной водой (с использованием структурных

формул).

Задача 4. «ДЭТА».

«Гнус – общее название летающих кровососущих

двукрылых насекомых, в массе нападающих на человека и

животных; в состав гнуса входят комары, мошки, мокрецы,

москиты, слепни, некоторые виды мух».

Большой медицинский словарь

Что ни говори, а с летом расставаться грустно. И мороженое

уже не радует, и на пляж попадешь не скоро, и на улице долго не

погуляешь. Однако, у зимы есть одно весомое преимущество над остальными временами года – на

улице вместе с теплом пропал и гнус. Вспомните, как на летнем отдыхе приходилось отмахиваться

от назойливых насекомых, считать укусы и пшикать на себя репеллентом из баллончиков – и

порадуйтесь зиме!


Это, конечно, шутка, но аэрозольный баллончик с репеллентом (веществом, отпугивающим

насекомых), и в самом деле способен сделать наш летний отдых намного более комфортным.

Содержимое таких баллончиков обычно включает следующие компоненты: пропан, изобутан,

этанол, пропиленгликоль и вещество, обозначаемое четырьмя буквами «ДЭТА».

1. Приведите структурные формулы первых трех упомянутых составных частей аэрозольного

баллончика (пропан, изобутан и этанол).

Следующий компонент – пропиленгликоль – можно получить из ацетилена по схеме:

ацетилен

NaNH2

(1 моль)А

CH3IБ

H2В

Pd / PbO, BaSO4

O2Г

Ag, to, p

H2Oпропиленгликоль

to, p.

2. Приведите структурные формулы ацетилена, соединений А–Г и пропиленгликоля.

И все же основным действующим веществом большинства репеллентов является именно

соединение с аббревиатурой «ДЭТА». Ниже приведена возможная схема его синтеза.

CH3

Br

NH2

NaNO2, H2SO4 разб.

0 oCД

С2H5OH, Cu

70 oCЕ

C7H7Br

MgЖ

(C2H5)2O, 35oC1. CO2

2. H3O+

ЗC8H8O2

SOCl2И

(C2H5)2NH избыток Д Э Т АC12H17NO

3. Приведите структурные формулы соединений Д–И, а также вещества «ДЭТА».

4. Попробуйте расшифровать аббревиатуру «ДЭТА».













не является секретом, что этот ряд позволяет предсказывать направление протекания некоторых

окислительно-восстановительных процессов с участием металлов.



(раствор 2), бромата марганца(II) (раствор 3) и – для сравнения – перхлората железа(III) (раствор 4).


10 г, плотно закрыл пузырьки и оставил. Через неделю ЮХ с ужасом обнаружил, что забыл

подписать пузырьки. Помогите ему решить проблему, считая, что реакция металла с катионом соли

за это время успевает пройти полностью, а анионы солей не подвергаются никаким изменениям.



2. Напишите уравнения реакций, происходящих в пузырьках в течение недели (можно в

сокращенном ионном виде).





«Минерал – это химически и физически

индивидуализированный продукт природной физико-

химической реакции, находящийся в кристаллическом

состоянии».






помимо железа и серы, содержит еще и медь – крайне важный для человека металл. Однако этими

двумя известными минералами разнообразие сульфидных минералов железа не ограничивается.




10 класс

ФЕН

НГУ

N

C H 3

O







содержащими натрий и калий, был впервые обнаружен чрезвычайно редкий минерал расвумит.



Массовая доля Fe, % 63,52 35,37 41,15 45,22 11,13

Массовая доля S, % 36,48 30,47 35,44 38,95 25,56






2. Напишите уравнения реакций, описывающих схему получения серной кислоты из пирита (с

указанием условий их проведения).



3. Вычислите количество молей серной кислоты, содержащейся в этой цистерне. Какая масса

чистого пирита в тоннах потребовалась бы для ее получения со 100 % выходом?


количества кислоты, если реальный выход кислоты в таком процессе составляет 90 %?

5. Установите общие формулы минералов, перечисленных в таблице.

6. Укажите степени окисления элементов в пирите. Представьте формулы аргентопирита и борнита

в виде комбинации реально существующих сульфидов металлов, например Na2S*2CuS*3FeS2.

7. Напишите уравнения реакций растворения троилита и пирита в концентрированной азотной

кислоте.

Задача 3. «Термодинамика процесса употребления мороженого».


уже и осень, и на улицах лежит устойчивый снежный покров. Но

есть один продукт, который всегда напоминает нам о лете – это

мороженое. Зачем мы его едим? Это вкусно! Но, как думают многие,

мороженое едят для того, чтобы в жаркий солнечный день немного

охладиться. Давайте попробуем разобраться, действительно ли

можно «унять» летнюю жару с помощью мороженого. Сразу

оговоримся, что это будет лишь оценка, поскольку биохимические

процессы в нашем организме значительно сложнее, чем

предлагаемая модель. Кроме того, массо- и теплоперенос требует

времени.












избытке кислорода равны и составляют: белков 4 ккал/г, углеводов 4 ккал/г, жиров 9 ккал/г.

- 1 кал = 4,2 Дж.


1. Оцените, на сколько градусов (с точностью до десятых) понизится температура тела этого

человека без учета калорийности составных частей продукта (без "переваривания" мороженого).

2. Рассчитайте суммарную калорийность порции 100 г классического пломбира в кДж.

3. Оцените, на сколько градусов может подняться температура тела человека только за счет



4. Оцените, какой в этом случае стала бы температура тела человека после поедания мороженого.

5. Оцените, на сколько градусов понизится температура тела этого человека, если он выпьет 250 мл

воды с температурой +4 ○С (температура в холодильных установках супермаркетов).


формулы которых приведены в условии задачи.

7. Используя следствие из закона Гесса и удельную теплоту сгорания жира, рассчитайте теплоту

образования жира в кДж/моль (теплота образования жидкой воды равна 286 кДж/моль, а

углекислого газа 394 кДж/моль).

Жиры являются сложными эфирами глицерина (это спирт, в состав молекулы которого входят

три гидроксильных группы, связанных с разными атомами углерода) и карбоновых кислот. Сложные

эфиры – продукты взаимодействия спиртов с кислотами, сопровождающегося отщеплением воды.

Также известно, что в состав молочного жира C55H104O6 входят остатки стеариновой

(октадекановой, С18), пальмитиновой (гексадекановой, С16) и олеиновой (цис-октадецен-9-овой, С18)

кислот.

8. Приведите молекулярные и структурные формулы карбоновых кислот (например, пропановая

кислота: C3H6O2, CH3-CH2-C(O)OH), остатки которых входят в состав молочного жира.

9. Вычислите молекулярную формулу глицерина и приведите пример структурной формулы

молочного жира, содержащего в своем составе остатки этих трех кислот.

10. Гидролиз жиров водным раствором гидроксида натрия - промышленный способ получения

твердых сортов мыла (натриевых солей карбоновых кислот). Напишите уравнение этой реакции для

молочного жира.

11. На физико-химические свойства жира непосредственное влияние оказывает содержание в нем

непредельных кислот: чем их больше, тем ниже температура плавления (например, говяжий жир

твердый, а подсолнечное масло жидкое). Непредельность жиров можно показать качественно.

Приведите уравнение реакции олеиновой кислоты с бромной водой (с использованием структурных

формул).

Задача 4. «Классы углеводородов».

«Американцы подозрительно потянули носом: из Белого дома

явственно попахивало чем-то горючим... У одного несколько нефтяных

акцишек завалялось на самом дне кармана. Другой еще совсем

недавно получил взятку выше средних размеров, крепко и убедительно

пахнувшую керосином».

М. Е. Кольцов. «Все в порядке». Газета «Правда», 22.04.1924

Среди огромного разнообразия органических соединений немалую их часть представляют

углеводороды – соединения, молекулы которых состоят только из атомов С и H. Эти соединения

являются важнейшими компонентами нефти и природного газа, они широко используются в

качестве топлива и сырья для получения многих химических продуктов.


Ниже Вашему вниманию предложена схема превращений, в которой встречаются различные

классы углеводородов (углеводороды 1–7).

ацетилен

1. CH3MgBr

CuCl, NH4Cl H21

Pd / Pb2+

, BaSO4

Cакт.

450oС

2. H2O

H2SO4 конц.2

3H2 H2

Pd Pd

этанолZnO, MgO

200oC 170oC4

O2 Ag, 170oC, 2 МПа

56H2

Pd, 2 МПа7

АБ

Cl2 Fe

ВNaOH водн. р-р

170oC, 80 атм.Г

H2

Pd

1. Приведите структурные формулы ацетилена, этанола, углеводородов 1–7 и органических веществ

А–Г.

2. Укажите, к каким классам углеводородов относятся соединения 1–7.













не является секретом, что этот ряд обычно располагается на обратной стороне выдаваемого Вам

листа с Периодической системой и позволяет предсказывать направление протекания некоторых

окислительно-восстановительных процессов с участием металлов. В частности, металл А вытесняет

металл Б из растворов его солей, если металл А в этом ряду расположен левее металла Б.



(раствор 2), бромида цинка(II) (раствор 3) и – для сравнения – хлорида железа(III) (раствор 4). Затем

в каждый раствор он опустил по тщательно очищенной железной пластинке массой около 10 г,

плотно закрыл пузырьки и оставил. Через неделю ЮХ с ужасом обнаружил, что забыл подписать

пузырьки. Помогите ему решить проблему, считая, что реакция металла с катионом соли за это

время успевает пройти полностью, а анионы солей не подвергаются никаким изменениям.



2. Напишите уравнения реакций, происходящих в пузырьках в течение недели.





«Минерал – это химически и физически индивидуализи-

рованный продукт природной физико-химической реакции,

находящийся в кристаллическом состоянии».






помимо железа и серы, содержит еще и медь – крайне важный для

человека металл. Однако этими двумя известными минералами разнообразие сульфидных

минералов железа не ограничивается.







9 класс

ФЕН

НГУ

N

C H 3

O




содержащими калий, был впервые обнаружен чрезвычайно редкий минерал расвумит.



Массовая доля Fe, % 63,52 35,37 41,15 45,22 11,13

Массовая доля S, % 36,48 30,47 35,44 38,95 25,56



1. Вычислите массовые доли железа и серы в пирите и халькопирите.




Схема получения серной кислоты из пирита включает в себя следующие процессы:

а) обжиг пирита на воздухе; б) окисление газа, образующегося в процессе «а», в присутствии

катализатора; в) гидратацию продукта, образующегося в процессе «б».

3. Напишите уравнения реакций, описывающих процессы «а» – «в».



4. Вычислите массу и количество молей чистой серной кислоты, содержащейся в этой цистерне.

Какая масса чистого пирита в тоннах потребовалась бы для ее получения со 100 % выходом?


количества кислоты со 100 % выходом? А сколько руды потребуется, если известно, что реальный

выход кислоты в таком процессе составляет 90 %?

6. Установите общие формулы минералов, перечисленных в таблице. Чтобы понять, какой из не

указанных элементов может входить в состав минерала, внимательно посмотрите на название

минерала или еще раз перечитайте условие задачи.

7. Напишите уравнения реакций растворения троилита и пирита в концентрированной азотной

кислоте. Продуктами этих реакций являются диоксид азота, вода, соли железа(III) и сульфат-ионы

(либо серная кислота).

Задача 3. «Термодинамика и кинетика процесса употребления

мороженого».


уже и осень, и на улицах лежит устойчивый снежный покров. Но есть

один продукт, который всегда напоминает нам о лете – это мороженое.

Зачем мы его едим? Это вкусно! Но, как думают многие, мороженое

едят для того, чтобы в жаркий солнечный день немного охладиться.

Давайте попробуем разобраться, действительно ли можно «унять»

летнюю жару с помощью мороженого. Сразу оговоримся, что это

будет лишь оценка, поскольку биохимические процессы в нашем

организме значительно сложнее, чем предлагаемая модель. Кроме

того, массо- и теплоперенос требует времени.












избытке кислорода равны и составляют: белков 4 ккал/г, углеводов 4 ккал/г, жиров 9 ккал/г;

- 1 кал = 4,2 Дж;

- значение температуры тела в градусах Цельсия будет равно значению температуры того же

тела в кельвинах, если к нему прибавить 273.


Удельная теплоемкость (с) это физическая величина, равная количеству теплоты, которое

необходимо подвести к телу массой 1 кг, чтобы его температура возросла на один кельвин.

Теплоемкость (с) воды равна 4,2 кДж/(кг∙K), т. е. для нагрева 1 кг воды на 1 кельвин потребуется 4,2

кДж, и, наоборот, при охлаждении 1 кг воды на 1 кельвин выделится 4,2 кДж тепла.

1. Оцените количество тепла, которое потребуется для нагревания порции мороженого до

температуры тела человека. На сколько кельвинов (с точностью до десятых) понизится температура

тела этого человека за счет потери тепла, потраченного на «нагрев» мороженого?

2. Рассчитайте суммарную калорийность порции 100 г классического пломбира в ккал и кДж

(суммарную теплоту полного сгорания компонентов порции).

3. Оцените, на сколько кельвинов может подняться температура тела человека только за счет



4. Оцените, какой в этом случае стала бы температура тела человека в градусах Цельсия после

поедания порции мороженого.

5. Оцените, на сколько градусов Цельсия понизится температура тела этого человека, если он

выпьет 250 мл воды с температурой +4 ○С (температура в холодильных установках супермаркетов).


формулы которых приведены в условии задачи. Продуктами полного сгорания органических

веществ являются углекислый газ, жидкая вода и газообразный азот (если этот элемент

присутствовал в составе).

Согласно следствию из закона известного русского химика Германа Ивановича Гесса, тепловой

эффект химической реакции (Q реакции, кДж/моль) равен разнице между суммой теплот образования

(Q образования, кДж/моль) продуктов и суммой теплот образования реагентов. В процессе расчета

теплоты образования веществ должны быть умножены на стехиометрические коэффициенты,

соответствующие этим веществам в уравнении реакции. Теплотой образования вещества называется

тепловой эффект реакции образования одного моля вещества из простых веществ, взятых в их

стандартных (обычных) состояниях. В соответствии с этим определением, теплоты образования

простых веществ в их обычных состояниях равны нулю. В таблице находим, что теплота

образования жидкой воды равна 286 кДж/моль, а углекислого газа 394 кДж/моль.

7. Используя удельную теплоту сгорания жира, вычислите тепловой эффект реакции его полного

сгорания в кДж/моль.

8. Следствие из закона Гесса позволяет рассчитать теплоты образования веществ, которые нельзя

определить напрямую. Вычислите теплоту образования жира (кДж/моль), исходя из теплового

эффекта реакции его полного сгорания и теплот образования продуктов.

Двум карапузам мамы купили по стандартной порции пломбира на палочке. Оба с

нескрываемым удовольствием начали поглощать его, приступив к процессу одновременно. Однако

механизм этого процесса у детишек заметно отличался. Первый откусывал небольшие кусочки

мороженого массой 7,4 г каждые 30 секунд, которые требовались ему, чтобы тщательно прожевать и

проглотить откушенную порцию. Второй облизывал мороженое с постоянной скоростью 0,25 г/с,

мгновенно проглатывая бесконечно вкусный коктейль.

9. Вычислите время, которое потребуется каждому из карапузов, чтобы полностью доесть

мороженое и ответьте на «бонусный» вопрос задания: какой из них (первый или второй) сможет

раньше выбросить ненужную палочку в стоящую неподалеку урну для мусора?











"вытеснительный ряд металлов", который известен химикам как электрохимический ряд

напряжений металлов. Для любознательного школьника не является секретом, что этот ряд обычно

располагается на обратной стороне выдаваемого Вам листа с Периодической системой и позволяет

предсказывать направление протекания некоторых окислительно-восстановительных процессов с

участием металлов. В частности, металл А вытесняет металл Б из растворов его солей, если металл

А в этом ряду расположен левее металла Б.

Например, Fe + Pb(NO3)2 = Pb↓ + Fe(NO3)2.

Соответственно, металл А вытесняет водород из растворов сильных кислот, если он расположен

в этом ряду левее водорода.

Для проверки закономерностей ряда Юный химик (ЮХ) в трех пузырьках приготовил по 60 мл

растворов солей с концентрацией 0,100 моль/л: AgNO3 (раствор 1), CuSO4 (раствор 2), ZnBr2

(раствор 3). Еще в один пузырек он налил 60 мл раствора HCl такой же концентрации (раствор 4).


10 г, закрыл пузырьки пробками с клапаном Бунзена и оставил. Клапан Бунзена – это своеобразный

ниппель, который перекрывает доступ воздуха из внешней среды, но позволяет выходить наружу

газообразным продуктам реакции. Через неделю ЮХ с ужасом обнаружил, что забыл подписать

пузырьки. Помогите ему решить проблему, считая, что реакция металла с солью и с кислотой за это

время успевает пройти полностью.

1. Напишите названия солей, содержащихся в растворах 1-3. А как называется кислота,

содержащаяся в растворе 4?

2. Какие цвета имели растворы 1-4 перед началом эксперимента?

3. Напишите уравнения реакций, происходящих в пузырьках в течение недели. Если в каких-то

пузырьках химической реакции не было, обязательно укажите это.

4. Какие цвета имеют растворы и металлические пластинки в конце эксперимента?

5. Как изменилась масса пластинок в каждом из пузырьков? В этом вопросе требуется качественный

ответ (без цифр), т. е. масса стала больше (>), меньше (<) или не изменилась (=).

6. Попробуйте рассчитать изменения масс пластинок в результате проведенного эксперимента.




8 класс

ФЕН

НГУ

N

C H 3

O



«Минерал – это химически и физически индивидуализи-

рованный продукт природной физико-химической реакции,

находящийся в кристаллическом состоянии».






помимо железа и серы, содержит еще и медь – крайне важный для

человека металл. Однако этими двумя известными минералами разнообразие сульфидных

минералов железа не ограничивается.






содержащими калий, был впервые обнаружен чрезвычайно редкий минерал расвумит.



Массовая доля Fe, % 63,52 35,37 41,15 45,22 11,13

Массовая доля S, % 36,48 30,47 35,44 38,95 25,56



1. Вычислите массовые доли железа и серы в пирите и халькопирите.




Схема получения серной кислоты из пирита включает в себя следующие процессы:

а) FeS2 обжиг

Fe2O3 + SO2; б) SO2 едоокислени

SO3; в) SO3 гидратация

серная кислота.

3. Напишите уравнения реакций, описывающих процессы «а» – «в».



4. Вычислите массу чистой серной кислоты, содержащейся в этой цистерне. Какая масса чистого

пирита в тоннах потребовалась бы для ее получения со 100 % выходом?

5. Установите общие формулы минералов, перечисленных в таблице. Чтобы понять, какой из не

указанных элементов может входить в состав минерала, внимательно посмотрите на название

минерала или еще раз перечитайте условие задачи.

Все перечисленные минералы растворяются в концентрированной HNO3 похожим образом:

FeS2 + HNO3 конц. = Fe2(SO4)3 + H2SO4 + NO2↑ + H2O;

CuFeS2 + HNO3 конц. = Fe2(SO4)3 + CuSO4 + Cu(NO3)2 + NO2↑ + 14H2O.

6. Расставьте стехиометрические коэффициенты в уравнениях реакций растворения пирита и

халькопирита в концентрированной азотной кислоте.

7. Теперь попробуйте самостоятельно написать схемы реакций растворения в концентрированной

азотной кислоте минералов кубанита и борнита с указанием всех продуктов. Если получится,

попробуйте расставить коэффициенты и для этих уравнений реакций.


Задача 3. «Термодинамика и кинетика процесса употребления

мороженого».


уже и осень, и на улицах лежит устойчивый снежный покров. Но есть

один продукт, который всегда напоминает нам о лете – это мороженое.

Зачем мы его едим? Это вкусно! Но, как думают многие, мороженое

едят для того, чтобы в жаркий солнечный день немного охладиться.

Давайте попробуем разобраться, действительно ли можно «унять»

летнюю жару с помощью мороженого. Сразу оговоримся, что это

будет лишь оценка, поскольку биохимические процессы в нашем

организме значительно сложнее, чем предлагаемая модель. Кроме

того, массо- и теплоперенос требует времени.











избытке кислорода равны и составляют: белков 4 ккал/г, углеводов 4 ккал/г, жиров 9 ккал/г;

- 1 кал = 4,2 Дж;

- значение температуры тела в градусах Цельсия будет равно значению температуры того же

тела в кельвинах, если к нему прибавить 273.


Удельная теплоемкость (с) это физическая величина, равная количеству теплоты, которое

необходимо подвести к телу массой 1 кг, чтобы его температура возросла на один кельвин.

Теплоемкость (с) воды равна 4,2 кДж/(кг∙K), т. е. для нагрева 1 кг воды на 1 кельвин потребуется 4,2

кДж, и, наоборот, при охлаждении 1 кг воды на 1 кельвин выделится 4,2 кДж тепла.

1. Оцените количество тепла, которое потребуется для нагревания порции мороженого до

температуры тела человека. На сколько кельвинов (с точностью до десятых) понизится температура

тела этого человека за счет потери тепла, потраченного на «нагрев» мороженого?

2. Рассчитайте суммарную калорийность порции 100 г классического пломбира в ккал и кДж

(суммарную теплоту полного сгорания компонентов порции).

3. Оцените, на сколько кельвинов может подняться температура тела человека только за счет



4. Оцените, какой в этом случае стала бы температура тела человека в градусах Цельсия после

поедания порции мороженого.

5. Оцените, на сколько градусов Цельсия понизится температура тела этого человека, если он

выпьет 250 мл воды с температурой +4 ○С (температура в холодильных установках супермаркетов).

6. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций полного сгорания в избытке кислорода белка,

углевода и жира, формулы которых приведены в условии задачи:

- C81H125O39N22 + O2 = CO2 + H2O + N2;

- C12H22O11 + O2 = CO2 + H2O;

- C55H104O6 + O2 = CO2 + H2O.


Согласно следствию из закона известного русского химика Германа Ивановича Гесса, тепловой

эффект химической реакции (Q реакции, кДж/моль) равен разнице между суммой теплот образования

(Q образования, кДж/моль) продуктов и суммой теплот образования реагентов. В процессе расчета

теплоты образования веществ должны быть умножены на стехиометрические коэффициенты,

соответствующие этим веществам в уравнении реакции. Теплотой образования вещества называется

тепловой эффект реакции образования одного моля вещества из простых веществ, взятых в их

стандартных (обычных) состояниях. В соответствии с этим определением, теплоты образования

простых веществ в их обычных состояниях равны нулю. В таблице находим, что теплота

образования жидкой воды равна 286 кДж/моль, а углекислого газа 394 кДж/моль.

7. Используя удельную теплоту сгорания жира, вычислите тепловой эффект реакции его полного

сгорания в кДж/моль.

8. Следствие из закона Гесса позволяет рассчитать теплоты образования веществ, которые нельзя

определить напрямую. Вычислите теплоту образования жира (кДж/моль), исходя из теплового

эффекта реакции его полного сгорания и теплот образования продуктов.

Двум карапузам мамы купили по стандартной порции пломбира на палочке. Оба с

нескрываемым удовольствием начали поглощать его, приступив к процессу одновременно. Однако

механизм этого процесса у детишек заметно отличался. Первый откусывал небольшие кусочки

мороженого массой 7,4 г каждые 30 секунд, которые требовались ему, чтобы тщательно прожевать и

проглотить откушенную порцию. Второй облизывал мороженое с постоянной скоростью 0,25 г/с,

мгновенно проглатывая бесконечно вкусный коктейль.

9. Вычислите время, которое потребуется каждому из карапузов, чтобы полностью доесть

мороженое и ответьте на «бонусный» вопрос задания: какой из них (первый или второй) сможет

раньше выбросить ненужную палочку в стоящую неподалеку урну для мусора?

1. - nsu.ru · 2017. 12. 10. · Николаевича Бекетова – русского...

Documents

Transcript of 1. - nsu.ru · 2017. 12. 10. · Николаевича Бекетова – русского...